Расчет недостающих параметров и составление паспорта буровзрывных работ на проведение подземной горной выработки

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный федеральный университет Инженерная школа Филиал ДВФУ в г. Дальнегорске Направление 130 400.65 «Горное дело»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ»

Тема:

Расчет недостающих параметров и составление паспорта буровзрывных работ на проведение подземной горной выработки Студент группы С-18 404

Лещев Павел Федорович Руководитель М. И. Панченко Дальнегорск 2015

Задание на курсовую работу

По дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ»

Студенту Лещеву Павлу Федоровичу Тема: Расчет недостающих параметров и составление паспорта буровзрывных работ на проведение подземной горной выработки Исходные данные:

Наименование выработки — транспортный уклон;

Категория по газу и пыли — неопасные по газу и пыли;

Форма сечения выработки — сводчатая;

Площадь сечения выработки, мІ - 14,8;

Породы — скарны плотные;

Коэффициент крепости пород — (f) — 10−12;

Способ взрывания — с помощью ДШ и волноводов;

Средства инициирования — ЭД;

Применяемое ВВ — аммонит 6 ЖВ

1. Расчёт основных параметров буровзрывных работ

1.1 Выбор типа взрывчатых веществ

1.2 Определение глубины шпуров

1.3 Выбор диаметра шпуров

1.4 Определение удельного расхода ВВ (q)

1.5 Определение количества ВВ на цикл

1.6 Определение числа шпуров

1.7 Определение величины шпурового заряда

1.8 Расположение шпуров в забое

1.9 Способ взрывания

2. Паспорт буровзрывных работ (БВР)

2.1 Условия и показатели взрывания

2.2 Схема размещения шпуров в забое Заключение Список литературы

При проведении подземных горных выработок буровзрывным способом разрушение породы осуществляется методом шпуровых зарядов в полном соответствии с паспортом буровзрывных работ (БВР).

Паспорт буровзрывных работ является юридическим документом, без которого проводить взрывные работы в забое выработки запрещается. Составляется паспорт БВР по установленной форме, согласовывается со службами БВР, вентиляции и техники безопасности и утверждается техническим директором (главным инженером) шахты или рудника. С паспортом БВР под личную роспись должны быть ознакомлены все горнорабочие и представители технического надзора, имеющие непосредственное отношение к взрывным работам в данной выработке.

В паспорте БВР указывается: категория выработки по газу и пыли; наименование выработки, форма и площадь поперечного сечения; характеристика пород; тип бурильных машин; число шпуров, глубина и диаметр шпуров; тип и количество ВВ и средств инициирования (СИ); величина заряда в каждом шпуре; точная схема расположения шпуров в трех проекциях с указанием нумерации, глубины и расстояния между ними; очередность взрывания зарядов; место выставления постов охраны и укрытия взрывника и рабочих.

Цель данной курсовой работы: освоение методики расчёта основных параметров буровзрывных работ, необходимых при проектировании проведения выработок, самостоятельное решение комплекса задач по их расчёту и составлению паспорта БВР и, на основе этого, формирование у студентов навыков по составлению документации на проведение подземных горных выработок.

В соответствии с заданием требуется рассчитать буровзрывной комплекс для проведения подземной горной выработки для условий, указанных в варианте задания.

1. Расчёт основных параметров БВР

1.1 Выбор типа взрывчатых веществ

Тип взрывчатых веществ определен условием — Аммонит 6ЖВ (патронированный).

Условия применения — для сухих и обводнённых пород средней крепости.

Плотность, г/см³ — 1,0−1,2

Работоспособность, см³ — 360−380

Бризантность, мм — 14−16

Диаметр патрона, мм -32

Длина патрона, мм — 250

Масса патрона, г — 200

1.2 Определение глубины шпуров

Глубина шпуров зависит от многих факторов: физико-механических свойств пород; формы и площади поперечного сечения выработки; качества ВВ; от принятой организации работ по проведению горной выработки.

Для выбора глубины шпура используем данные таблицы 1.

Таблица 1

Рекомендуемая глубина шпуров в выработках

Учитывая исходные данные: коэффициент крепости пород — (f) — 10 — 12 и площадь сечения выработки 14,8 мІ, определяем по таблице глубину шпура l₀ = 2,0 м.

Длина врубовых шпуров:

l_вр = l₀ + 0,2 = 2,2 м Определяем величину подвигания забоя за цикл (l_ц) по формуле:

l_ц = l₀ * з, м (1)

где l₀ — глубина шпура = 2,0 м;

з — коэффициент использования шпура, зависящий от крепости пород = 0,8 — 0,95.

l_ц = 2,0 * 0,88 = 1,76 м

1.3 Выбор диаметра шпуров

Для ориентировочного выбора начального диаметра коронок при бурении шпуров под патроны определённого диаметра, используем данные таблицы 2.

Таблица 2

Зависимость диаметра шпура от диаметра патрона ВВ

Принимаем: диаметр патрона d_п = 32 мм; диаметр шпуров d_шп = 39 мм.

1.4 Определение удельного расхода ВВ (q)

Величина удельного расхода ВВ зависит от многих факторов и в первую очередь от физико-механических свойств горных пород, сечения выработки, глубины и диаметра шпуров, типа ВВ. Удельный расход ВВ определяем по эмпирическим формулам, полученные результаты сравниваем с данными практики и принимаем окончательное решение. Удельный расход ВВ по формуле профессора Н. М. Покровского равен:

(2)

где q₁ — нормальный удельный расход ВВ, зависящий от свойств пород;

k — коэффициент структуры, учитывающий влияние структуры горных пород на расход ВВ;

v — коэффициент сопротивления породы отделению ее от массива (коэффициент зажима), учитывающий площадь забоя и число обнажённых плоскостей;

e — коэффициент работоспособности ВВ.

Нормальный удельный расход ВВ (q₁) в зависимости от коэффициента крепости пород найдём по таблице 3, страница 8.

Таблица 3

Нормальный удельный расход ВВ (q1) для аммонита 6ЖВ

Нормальный удельный расход ВВ для Аммонита 6ЖВ — q_1(Ам) = 1,0 кг/м³

Коэффициент структуры K, учитывающий влияние структуры горных пород на расход ВВ определяем по таблице 4.

Таблица 4

Коэффициент (k), учитывающий влияние структуры пород

Коэффициент структуры k = 1,0.

Коэффициент зажима пород (v) при одной обнажённой плоскости может быть определяем по формуле:

v = 6,5/vS = 6,5/v14,8= 1,69(3)

где S — площадь поперечного сечения выработки в проходке, м².

Коэффициент работоспособности применяемого ВВ (e) по формуле:

e = А_у/А_П = 380/380 = 1(4)

где А_у — работоспособность условного (эталонного) ВВ. Для аммонита № 6ЖВ (А_у=380 см³).

А_П — работоспособность применяемого ВВ.

Удельный расход ВВ по формуле профессора Н. М. Покровского:

q = 1,0*1,0*1,69*1 = 1,69 кг/м³

Для взрывания в забоях с одной свободной поверхностью для определения удельного расхода можно воспользоваться эмпирическими формулами:

q = 1,1*525/P*vf/S,(5)

где Р — работоспособность применяемого ВВ, см³;

S_n — площадь забоя в проходке, м².

q = 1,1 * 525 / 380 * v12 / 14,8 = 1,37 кг/мі

Достаточно точные величины удельного расхода ВВ даёт формула:

q = m * (0,6 * e * vf / vx — 0,05 * vf * S),(6)

где m — коэффициент влияния тела открытых поверхностей, равный 1,0 при одной и 0,66 — при двух открытых поверхностях;

f — коэффициент крепости по шкале проф. М. М. Протодъяконова;

x — коэффициент влияния диаметра заряда, равный:

x = d / 32 = 32 / 32 = 1 мм, где d — диаметр патрона ВВ, мм.

q = 1 * (0,6 * 1 * v12 / v1 — 0,05 * v12 * 14,8) = 1,41 кг/м³

Для таких же условий удельный расход ВВ можно определить пользуясь формулой:

q = [1,22 + 0,125 * f — 0,01 * S * (0,25 * f + 2)] * e = 1,98 кг/м³, (7)

где e — переводной коэффициент работоспособности ВВ.

Полученные результаты сравниваем с данными практики и принимаем окончательное решение:

q = 1,6 кг/м³

1.5 Определение количества ВВ на цикл

Количество ВВ необходимого на цикл определяем исходя из удельного расхода ВВ, сечения выработки и глубины шпуров.

Q = q * S * l = qv,(8)

где l — глубина шпура, м;

v — объём взрываемой породы, м³.

Q = 1,6 * 14,8 * 2,0 = 47,36 кг

1.6 Определение числа шпуров

Число шпуров на цикл (N) определяем по формуле проф. Н. М. Покровского:

N = q * S / y (9)

где y = б * р * dІ Д / 4 — весовое количество ВВ, приходящегося на 1 м шпура, кг/м;

б — коэффициент заполнения шпура (принимается равным не более 0,75);

d — диаметр патрона ВВ, 0,032 м;

Д — плотность ВВ, 1000 кг/м³.

N = (1,6*14,8)/((0,75*3,14*0,032²*1000)/4)=39,3 (10)

Число шпуров на цикл должно быть достаточным с точки зрения эффективного разрушения обуриваемого объёма породы, правильного оконтуривания выработки и размещения расчётного заряда ВВ. Последнее положение проверяется нахождением средней величины заряда в шпуре.

1.7 Определение величины шпурового заряда

Определяем количество ВВ на один шпур Q₁, которое должно быть размещено в нем с соблюдением условий заряжания, то есть с оставлением достаточной длины шпура для забойки в соответствии с условиями эффективного и безопасного взрывания.

Q1 = Q / N, (11)

где Q — общее количество ВВ на цикл, кг;

N — общее число шпуров в забое выработки, шт.

Q1 = 47.36 / 39,3 = 1,2 кг Определяем величину заряда во врубовых и оконтуривающих шпурах, учитывая, что заряд врубовых шпуров должен быть увеличен на 10−20%, а заряд оконтуривающих — уменьшен на 5−10% относительно средней массы заряда Q₁.

Масса заряда врубового шпура:

Q_вр = (1,1ч1,2)*Q₁, (12)

Q_вр = 1,2*1,2 = 1,44 кг Масса заряда оконтуривающего шпура:

Q_ок = (0,9 ч 0,95)*Q₁ (13)

Q_ок = 0,95*1,2 = 1,14 кг Масса заряда отбойного шпура:

Q_отб = Q₁ (14)

Q_отб = 1,2 кг Зная величину заряда в шпурах, определяем необходимое число целых патронов ВВ в каждом шпуре (n), с учётом массы патрона ВВ (q_патр = 200 г) и коэффициента заполнения шпура б? 0,75.

Число патронов на один врубовый шпур:

nвр = Qвр/qпатр, (15)

nвр = 1,44/0,2 = 7,2? 7 шт.

Число патронов на один оконтуривающий шпур:

nок = Qок/qпатр, (16)

nок = 1,14/0,2 = 5,7? 6 шт.

Число патронов на один отбойный:

nотб = Qотб/qпатр, (17)

nотб = 1,2/0,2 = 6 шт.

Число шпуров: врубовых Nвр = 4 шт.; оконтуривающих Nок = 18 шт; отбойных Nотб = 17 шт.

Производим уточнённый расход ВВ на цикл с учётом различной величины заряда в шпурах.

Q_точн = N_вр * n_вр * q_патр + N_ок * n_ок * q_патр + N_отб * n_отб * q_патр, (18)

где N_вр, n_вр; N_отб, n_отб; N_ок, n_ок — соответственно число врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров и число патронов ВВ в них q_патр — масса патрона ВВ.

Q_точн = 4 * 7 * 0,2 + 18 * 6* 0,2 + 17 * 6 * 0,2 = 47,6 кг

1.8 Расположение шпуров в забое

Расположение шпуров в забое имеет решающее значение в практике взрывных работ и особенно в забоях с одной открытой поверхностью, в которых условия для разрушения массива горных пород наиболее тяжёлые.

Схема расположения врубовых шпуров

Прямой (призматический) вруб образуем шпурами, пробуренными перпендикулярно поверхности забоя (параллельно оси выработки). По середине бурим компенсационную скважину диаметром 100 мм и оставляем незаряженной для создания дополнительных открытых поверхностей, облегчающих разрушительное действие остальных шпуров. Расстояние между соседними шпурами 30 см.

Рисунок 1 — Прямой (призматический вруб)

Схема расположения шпуров в забое

По своему назначению шпуры делим на три группы:

· Врубовые шпуры бурим на 10−20% длиннее отбойных шпуров и заряжаем большим количеством ВВ.

· Отбойные шпуры взрываем после врубовых, они расширяют объем первоначального вруба. Данные шпуры располагаем равномерно по сечению выработки между врубовыми и оконтуривающими.

· Оконтуривающие шпуры взрываем в последнюю очередь, они служат для придания выработке проектного контура. Заряд оконтуривающих шпуров принимаем примерно на 5−10% меньше расчётного среднего заряда.

подземный горный буровзрывной шпур Рисунок 2 — Схема расположения шпуров в забое Рисунок 3 — Конструкция врубового шпура Рисунок 4 — Конструкция оконтуривающего и отбойного шпуров

1.9 Способ взрывания

Способ взрывания выбираем в зависимости от горнотехнических условий и назначения выработки. Он характеризуется двумя признаками: применяемыми СИ — с помощью ДШ и волноводов (СИНВ-Ш) и последовательностью взрывания отдельных зарядов — замедленное.

Устройства СИНВ-Ш состоит из отрезка ударно-волновой трубки и капсюля — детонатора с замедлением. Устройства СИНВ-Ш предназначены для инициирования шпуровых и скважинных зарядов на земной поверхности и в подземных выработках рудников и угольных шахт.

Устройства СИНВ-Ш имеют замедления от 0 до 10 000 мс.

Применение устройств СИНВ-Ш различных типов позволяет реализовать различные схемы взрывания: короткозамедленную, комбинацию короткозамедленного и замедленного и собственно замедленное взрывание.

Конструкция патрона-боевика

Рисунок 5 — Конструкция патрона-боевика Патроны-боевики устройств СИНВ-Ш помещаем в шпуры. Ударно-волновые трубки (УВТ), выходящие из шпуров, инициируются с помощью детонирующего шнура (ДШ) с электродетонатором.

УВТ собираем в связки (пучки) и обвязываем двойной петлёй ДШ. Количество УВТ в одной связке (пучке) не превышает 12 шт.

Пучки обвязываем изоляционной лентой в двух местах на расстоянии 0,3 метра друг от друга. От шпуров до первой обвязки ударно-волновые трубки (УВТ) натягиваем. Место затяжки ДШ находится между двумя обвязками.

2. Паспорт буровзрывных работ (БВР)

2.1 Условия и показатели взрывания

Указания о расстановке постов охраны, расположения предохранительных устройств, предупредительных и запрещающих знаков указаны в прилагаемой схеме № 1.

Места укрытия взрывников Места укрытия рабочих на время взрыва Место включения источника тока Опасность шахты (рудника):по газу и по пыли — не опасные по газу и пыли.

Название выработки — Транспортный уклон Площадь поперечного сечения выработки в проходке — 14,8 мІ

Коэффициент крепости породы по М. М. Протодъяконову (f) — 10−12

Категория пород — Скарны плотные Число шпуров на цикл — 39 штук Глубина шпуров:

оконтуривающих и отбойных — 2 м, врубовых — 2,2 м Диаметр шпура — 39 мм Коэффициент использования шпуров (КИШ) — 0,88

Подвигание забоя за цикл — 1,76 м Выход взорванной породы за цикл — 26,04 мі

Длина СИНВ-Ш — 4 м.

Способ проветривания — нагнетательный Количество пучков — 5 шт.

Количество УВТ в одном пучке — не более 12 шт.

Количество замедлений — 18 шт.

Материал забойки — без забойки Основание для применения паспорта — на основании опыта проходки в аналогичных условиях.

Схема монтажа электровзрывной сети Рисунок 6 — Схема монтажа электровзрывной сети Таблица 5

Расход ВМ

Конструкция заряда Врубового шпура Оконтуривающего и отбойного шпуров Таблица 6

Характеристика шпуров

2.2 Схема расположения шпуров в забое

Мероприятия по ТБ:

— производить обмыв призабойной части водой из шланга;

— производить подсчёт количества «стаканов» и осмотр их и мест, где они могли быть на наличие остатков ВМ;

— перед забуриванием очередного шпура «стаканы», расположенные в непосредственной близости от него закрывать деревянными пробками;

— при бурении обязательно пользоваться средствами защиты органов слуха;

— для защиты органов дыхания применять респиратор;

— все остатки ВМ должны быть сданы на склад;

— бурение шпуров и их заряжание с целью ликвидации нависей и крупных заколов производить под руководством соответствующих лиц надзора.

Расстояние до укрытия — 200 м Маршрут отхода взрывников:

Места выставления постов охраны опасной зоны:

Таблица 7

С паспортом ознакомлены

Заключение

В процессе выполнения этого курсового проекта я научился решать вопросы, связанные с расчётом недостающих параметров и составлением паспорта БВР на проведение подземной горной выработки, научился пользоваться технической литературой, которая была использована мной в течении выполнения курсового проекта, также литература была полезной и при ведении расчётов, научился правильно выбирать параметры, коэффициенты и другие важные данные.

1. Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах»: Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 16 декабря 2013 г. № 605 // Собрание законодательства. — 2013. — № 9. — Ст. 879.

2. Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых»: Приказ Ростехнадзора от 11.12.2013 № 599. // Собрание законодательства. — 2014 — № 32 935.

3. Федоренко, П. И. Буровзрывные работы: учеб. пособие для вузов / П. И. Федоренко — М.: Недра, 1991. — 272 с.

4. Кутузов, Б. Н. Взрывные работы: учеб. пособие для техникумов / Б. Н. Кутузов — М.: Недра, 1980. — 392 с.

5. Панченко, М. И. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ» на тему «Расчёт параметров и составление паспорта БВР». — Дальнегорск: филиал ДВФУ, 2014. — 23 с.